專利名稱：螺旋藻的封閉式培養(yǎng)方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及螺旋藻的封閉式培養(yǎng)方法和裝置，特別是涉及采用封閉循環(huán)式立體培養(yǎng)方法實現(xiàn)工廠化大量培養(yǎng)螺旋藻的方法及用于該方法的裝置。
目前，國內(nèi)外工廠化大面積培養(yǎng)螺旋藻均采用開放式或半開放式培養(yǎng)池平面養(yǎng)殖方法，培養(yǎng)池多數(shù)為水泥池，少數(shù)為瓷磚貼面水泥池或簡易池;開放式為露天池，半開放式為塑料大棚或玻璃鋼頂溫室型，池水循環(huán)采用葉輪式攪拌。螺旋藻在室外大量培養(yǎng)，要求光照、溫度及控制污染達到最適合其生長的條件，才能良好成長。但事實上，各方面均符合條件的自然環(huán)境是難以找到的。因此，現(xiàn)有開放式和半開放式培養(yǎng)池養(yǎng)殖螺旋藻的缺點是池水易受環(huán)境(如雨水、灰塵等)污染，即便將培養(yǎng)池置于溫室內(nèi)，也同樣難以避開昆蟲與其它生物的污染和侵害;培養(yǎng)池的建筑材料成份復(fù)雜，其有害成份(如鉛等)將會溶解在培養(yǎng)液中，而使藻體吸收富集，從而影響藻的品質(zhì);水泥池占地面積大，特別是在地價高的地區(qū)，增加了投資和生產(chǎn)成本;天然環(huán)境難以滿足螺旋藻生長所必需的溫度、光照度等生長條件，致使生產(chǎn)地域和季節(jié)受很大限制。
此外，目前采用封閉式方法培養(yǎng)螺旋藻，是靠水泵提升水位后形成自然落差而使藻液流動，該方法由于工序復(fù)雜，生產(chǎn)成本高，尚不能形成工廠化大量生產(chǎn)。
本發(fā)明的目的是提供一種封閉循環(huán)式立式管道培養(yǎng)槽培養(yǎng)螺旋藻的方法及裝置。運用該方法和裝置能克服現(xiàn)有開放式和半開放式培養(yǎng)池平面養(yǎng)殖螺旋藻易受污染、成本高及受地域和季節(jié)限制大的缺陷，亦能解決實驗室封閉式培養(yǎng)方法工序復(fù)雜，尚不能工廠化大量生產(chǎn)的問題。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于1.采用本發(fā)明的封閉式培養(yǎng)方法，螺旋藻不受自然環(huán)境的污染;封閉循環(huán)式立式管道培養(yǎng)槽由透光、無毒并具有一定硬度的材料制成，生產(chǎn)出來的螺旋藻純凈高質(zhì)，適宜保健食品加工和藥物制作。
2.封閉循環(huán)式立式管道培養(yǎng)槽培養(yǎng)螺旋藻，是利用鼓風裝置向培養(yǎng)液提供CO2氣體的同時利用氣舉原理促使藻液循環(huán)流動，實現(xiàn)連續(xù)培養(yǎng)、連續(xù)收獲的生產(chǎn)程序，形成工廠化大量生產(chǎn)。本方法可克服以往實驗室封閉式培養(yǎng)研究中，為使藻液循環(huán)流動，要以水泵作動力，工序復(fù)雜的缺點。
3.封閉循環(huán)式立式管道培養(yǎng)槽高達2米以上，可有效利用空間，在同等產(chǎn)量下，節(jié)約占地面積的70%;降低溫室修造設(shè)施費的50%。
4.封閉循環(huán)式立式管道培養(yǎng)槽設(shè)在透明溫室內(nèi)，采取自控系統(tǒng)調(diào)節(jié)光照和溫度，保持最適合螺旋藻生長的條件，可使目前螺旋藻的生產(chǎn)水平由8g-10g/m2·day提高到25g/m2·day以上，并使螺旋藻生產(chǎn)擴展至所有地域和任何季節(jié)，極大地增加了產(chǎn)量。
本發(fā)明目的通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)螺旋藻的封閉循環(huán)式培養(yǎng)方法程序(

圖1)1.培養(yǎng)液的配制供應(yīng)螺旋藻封閉循環(huán)式立管道培養(yǎng)槽內(nèi)的培養(yǎng)液須經(jīng)預(yù)先配制。每種營養(yǎng)鹽經(jīng)單獨溶解、沉淀、過濾后存入各自的營養(yǎng)鹽貯液罐，然后按比例輸入培養(yǎng)液配制罐。培養(yǎng)液配制罐通過管道與各組培養(yǎng)槽連接，及時輸送或補充培養(yǎng)液。各營養(yǎng)鹽貯液罐有單獨管道與培養(yǎng)槽連接，根據(jù)測試裝置所顯示的數(shù)據(jù)，向培養(yǎng)槽及時補充培養(yǎng)液中所欠缺的營養(yǎng)元素，使培養(yǎng)槽中的營養(yǎng)鹽維持合理水平。
2.封閉循環(huán)式立式管道培養(yǎng)槽養(yǎng)殖螺旋藻一組培養(yǎng)槽(圖2)是由10至30個透光、無毒的硬性材料(如有機玻璃、玻璃或聚碳酸脂等)制成的、高2m至2.5m、直徑200mm至300mm的U型管道(1)直立連接而成，U型管的個數(shù)和培養(yǎng)槽的組數(shù)可依生產(chǎn)規(guī)模的大小而定。藻液在培養(yǎng)槽內(nèi)的循環(huán)流動是靠供氣裝置向藻液供氣所產(chǎn)生的氣舉原理實現(xiàn)的。每個U型管一側(cè)底部裝有一個散氣石(2)，通過供氣管道(7)與鼓風機(8)相連通;通入氣體后(可以是CO2的混合氣體)，氣體從散氣石釋出，形成小氣泡，帶動藻液一起上升，在U型管兩端形成水位差;U型管后端提升的水位流到該U型管相連的后一個U型管，每個U型管前端所損失的液位差，由前個U型管補充，這樣形成連續(xù)的藻液流動和循環(huán)。同時，通過控制氣量，可以調(diào)節(jié)藻液的流速。每組首個U型管前端的上部安裝有培養(yǎng)液輸入管(3)，輸入和補充因采收藻體所損失的培養(yǎng)液，以使液面保持恒定水平。每組U型管末端安裝有分流管(5)，與藻液采收和培養(yǎng)液回收分離器相連，將藻液送入分離器;再將分離后的培養(yǎng)液通過管道(6)再回流到培養(yǎng)槽。通過控制藻液的采收量，維持培養(yǎng)槽內(nèi)的藻液濃度。
3.藻液采收和培養(yǎng)液回收分離每組培養(yǎng)槽末端設(shè)分流管，分流管與藻液采收和培養(yǎng)液回收分離裝置(9)相連;藻液經(jīng)管道流入分離裝置后，培養(yǎng)液大部分被濾出進入回收槽，經(jīng)管道回流到培養(yǎng)槽;而藻泥則被輸送到一條水槽里，被稀釋后隨水流到清洗裝置。
4.清洗和干燥清洗裝置是由一個內(nèi)置300目篩絹的不銹鋼滾筒和一組噴頭組成。滾筒斜放，藻液從滾筒一端進入，滾筒緩緩轉(zhuǎn)動，同時噴頭向藻液噴出霧狀水珠，藻液在滾筒內(nèi)受水珠不斷沖洗，并沿滾筒流動到另一端。被清洗干凈的藻液流進一個用300目篩絹做成的長條形布袋，藻液在布袋中因自然重力過濾作用，被濃縮成含水量85%至90%的藻泥。這些藻泥被送入干燥設(shè)備進行干燥，生產(chǎn)出藻粉或被提煉成各種產(chǎn)品。
實現(xiàn)上述方法的設(shè)備和裝置包括(1)營養(yǎng)鹽、溶解、沉淀、過濾裝置;
(2)營養(yǎng)鹽貯液罐;
(3)培養(yǎng)液配制罐;
(4)封閉循環(huán)式立式管道培養(yǎng)槽;
(5)供氣裝置;
(6)內(nèi)置人工光源和自然光線折射板采用特制的日光燈，插入培養(yǎng)槽的藻液內(nèi)，利用人工光照，可使無自然光或自然光不足的情況下仍可繼續(xù)生產(chǎn)，在培養(yǎng)槽的周圍安裝光線折射板，可使培養(yǎng)槽的每個部分都能接受到來自不同方向的光線。
(7)藻液采收和培養(yǎng)液回收分離裝置;
(8)測試裝置與控制裝置每組培養(yǎng)槽均設(shè)有1至2個測試點，連續(xù)測試CO2、N、P等含量和PH、光照度、溫度及藻液濃度(用光密度法)。將測得數(shù)據(jù)輸入電腦，通過控制裝置調(diào)節(jié)和控制營養(yǎng)鹽的輸入濃度，調(diào)節(jié)CO2氣體的混合比，調(diào)節(jié)光照度和溫度，決定培養(yǎng)螺旋藻的采收量和時間。
(9)清洗裝置;
(10)干燥設(shè)備;
(11)溫室圖面說明圖1是螺旋藻的封閉循環(huán)式培養(yǎng)方法流程圖;
圖2是封閉循環(huán)式立式管道培養(yǎng)槽示意圖;
下面將結(jié)合附圖描述本發(fā)明的實施方案;
向國內(nèi)科研機構(gòu)購買螺旋藻種(如武漢水生生物研究所)，將螺旋藻種放入專門的藻種保種設(shè)備內(nèi)，用繼代培養(yǎng)保存藻種或篩選法選新藻株。采用改進的Zarrouk配方配制培養(yǎng)基和培養(yǎng)液。將藻種置入不同規(guī)格的玻璃瓶里逐級擴大培養(yǎng)，到所需生物量后，從蓋口(4)放入到封閉循環(huán)式立式管道培養(yǎng)槽(1)內(nèi)進行生產(chǎn)性培養(yǎng)。同時，營養(yǎng)鹽分別在裝置中經(jīng)溶解、沉淀與過濾后置入營養(yǎng)鹽貯液罐，再按所需比例輸入培養(yǎng)液配制罐;培養(yǎng)液配制罐通過培養(yǎng)槽首個U型管上端管道(3)與各組培養(yǎng)槽連接，及時輸送或補充培養(yǎng)液。
培養(yǎng)槽內(nèi)的接種濃度為1g/L蘚藻時，螺旋藻經(jīng)6-7天的培養(yǎng)可達10g/L蘚藻，此時即可收獲，此為連續(xù)收獲和連續(xù)培養(yǎng)周期。該期間，營養(yǎng)鹽貯液罐根據(jù)測試裝置所顯示的數(shù)據(jù)，通過控制裝置及時補充培養(yǎng)液中因藻體生長消耗而減少的營養(yǎng)元素，使培養(yǎng)槽中營養(yǎng)維持良好的水平;鼓風機(8)通過通氣管道(7)與每個U型培養(yǎng)槽底部的散氣石(2)相連通，將氣體混合裝置中的CO2混合氣體通過散氣石向培養(yǎng)槽內(nèi)釋出，向藻體提供光合作用所需的CO2，并帶動藻液一起上升，在U型管兩端形成水位差，這樣形成連續(xù)藻液流動和循環(huán);調(diào)節(jié)光線折射板，使培養(yǎng)槽各部分均能接受到來自不同方向的光線;若自然光照的強度不足，可開啟人工內(nèi)置光源。調(diào)節(jié)溫室內(nèi)溫度至28℃～35℃，使螺旋藻處于最佳生長狀態(tài);連續(xù)測試CO2、N、P等含量、PH、光照度、溫度及藻液濃度(用光密度法)，將數(shù)據(jù)輸入電腦，通過控制裝置進行調(diào)節(jié)，并決定采收量和時間;維持藻液在培養(yǎng)槽的濃度10g/L，每天藻體所增加的部分，就是收獲的產(chǎn)量，預(yù)計每日每升培養(yǎng)液的產(chǎn)量為5g/L。
采收時，藻液通過培養(yǎng)槽U型管末端與分離器相連的分流管(5)進入藻液采收和培養(yǎng)液回收分離器(9)，培養(yǎng)液與藻泥被分隔開，培養(yǎng)液通過培養(yǎng)槽首個U型管與分離器相連通的管道(6)，又回流到培養(yǎng)槽內(nèi);而藻泥則被輸送到一條水槽里，被稀釋后隨水流到清洗裝置;經(jīng)清洗后，藻液經(jīng)測試為中性，沒有多余雜質(zhì)(主要是培養(yǎng)液中的鹽分)，即可用300目篩絹制作的布袋承接，并在此濃縮成含水量85%～90%的藻泥。
隨后，每袋濃縮后的藻泥(放置過程不超過2小時)放入冷凍干燥設(shè)備干燥，便可生產(chǎn)出高品質(zhì)的螺旋藻粉產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種螺旋藻的封閉式培養(yǎng)方法，其特征(圖1)是將藻種和培養(yǎng)液置入封閉循環(huán)式立式管道培養(yǎng)槽內(nèi)，鼓風機通過供氣管道和培養(yǎng)槽底部的散氣石向槽內(nèi)通入CO2的混合空氣，氣舉原理促使藻液攪動和循環(huán)流動；運用測試和控制裝置完成培養(yǎng)液供應(yīng)、二氧化碳氣體的混合比、光照和溫度調(diào)節(jié)；然后，通過藻液采收和培養(yǎng)液回收分離器采收藻泥和回收培養(yǎng)液；藻泥經(jīng)清洗及干燥后形成藻粉或被提煉成各種成品，形成一個連續(xù)培養(yǎng)，連續(xù)采收的工廠化大量生產(chǎn)過程。
2.一種用于權(quán)利要求1所述方法的專用設(shè)備和裝置包括(1)營養(yǎng)鹽溶解、沉淀、過濾裝置;(2)營養(yǎng)鹽貯液罐;(3)培養(yǎng)液配制罐;(4)溫室;(5)供氣裝置;(6)內(nèi)置人工光源和自然光線折射板;(7)藻液采收和培養(yǎng)液回收分離裝置;(8)測試裝置與控制裝置;(9)清洗裝置;(10)干燥設(shè)備.其特征在于封閉式工廠化生產(chǎn)螺旋藻所專用的封閉循環(huán)式立式管道培養(yǎng)槽(圖2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的封閉循環(huán)式立式管道培養(yǎng)槽(圖2)，其特征是由10至30個透光、無毒的硬性材料制成的、高2m至2.5m，直徑200mm至300mm的U型管道(1)直立連通，每個U型管頂部有蓋口(4)，首個U型管上部有管道(3)與營養(yǎng)鹽貯液罐和培養(yǎng)液配制罐相通，首個U型管有管道(6)、末個U型管有分流管(5)與藻液采收和培養(yǎng)液回收分離器(9)連通，每個U型管底部的一側(cè)裝有散氣石(2)，通過供氣管道(7)與豉風機(8)相連。
全文摘要
本發(fā)明提供一種螺旋藻的封閉式培養(yǎng)方法及裝置，特點是采用封閉循環(huán)式立式管道培養(yǎng)槽。將藻種和培養(yǎng)液置入培養(yǎng)槽，鼓風機通過供氣管道和培養(yǎng)槽底部的散氣石向槽內(nèi)通入CO
文檔編號C12M1/08GK1089991SQ9311734
公開日1994年7月27日 申請日期1993年9月11日 優(yōu)先權(quán)日1993年9月11日
發(fā)明者陳志堅 申請人:陳志堅